锂电材料PVDF根据分子链和分子量的大小可以分为多种,,例如7200/5100/9100/9300等。市场上PVDF有粉体和胶液两种类型产品,为了降低成本,大多数厂家选择购买PVDF粉体打胶后投入使用,或者直接投入制浆工艺。
常规的PVDF之所以可以做成粘合剂,得益于其分子结构的范德华力,也就是分子间作用力起粘结作用;有些改性的PVDF,其作用机理有两部分,一部分是高分子量所带来的范德华力,另一方面是由于改性所导致的和箔材之间的化学键的作用。
影响PVDF粘结性的影响因素主要有分子量大小、结晶度、PVDF改性、正极材料及导电剂种类等。PVDF分子量越大,粘结性越强,极片的剥离强度就越大。结晶度越高,分子链之间堆砌的更加紧密,分子间作用力更大,粘结性更好。PVDF用作锂电池粘结剂具有良好的性能,影响其使用的主要是PVDF粉末在NMP溶剂中的溶解程度和水分影响。
PVDF高分子材料在溶剂中的溶解主要受结晶度、粉末粒径、分子量大小、极性以及溶解温度的影响。结晶度越高,溶剂就很难渗透进溶质分子,溶解缓慢;粒径越大,PVDF溶解越慢;分子量越大,PVDF的溶解度越小,相同浓度的胶液粘度就越高;一定范围内,,温度越高越有利于粉末的溶解,不过高于70℃的溶解温度可能造成PVDF的降解。
除了PVDF粉末的溶解外,对于NMP溶剂的水分要特别控制,NMP吸水程度要比正极活物质、导电剂等材料吸水严重。共轭双键数量升高会导致浆料粘度升高,严重时会产生凝胶像果冻一样,无法进行正常涂布。
PVDF行业内早期仅外企索尔维、吴羽掌握锂电池级PVDF的生产工艺,并且采取技术封锁及垄断。
国内企业目前逐渐掌握生产工艺,产品质量随时间提高,成功打入下游市场,目前国产锂电池级 PVDF 在低端领域用量较大。
然而,目前高端锂电池基本仍然使用进口PVDF材料,其市场空间大约为249亿。
随着锂电池及正极材料产量的高速增长,对PVDF的需求也将迎来高速增长。
索尔维的先进聚合物材料Solef PVDF 被全球领先的电池制造商广泛用于生产混合动力和纯电动汽车的锂离子电池。这一成熟的产品线包括粘结剂和隔膜涂层,可保证锂离子电池的安全性、电化学稳定性和热稳定性,提高电池能量密度,延长使用寿命。
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